Badania nad rozszczepieniem światła

Badania nad rozszczepieniem światła.

Systematyczne badania nad rozszczepieniem światła rozpoczął w 1665 roku inny fizyk, a równocześnie matematyk i astronom, Anglik, Isaac Newton. Ten sam, który odkrył prawo powszechnego ciążenia, stworzył podstawy dynamiki i jako pierwszy pisał o możliwości stworzenia sztucznych satelitów. Newton powtórzył doświadczenia Martiusa i uzyskał identyczne wyniki. Ale przeprowadził jeszcze jedno doświadczenie. Za pomocą soczewki dwuwypukłej i dodatkowego pryzmatu zsyntetyzował barwne składniki widma, połączył je ponownie w jedną wiązkę światła i uzyskał światło białe, a więc takie same, jakie skierował na pierwszy pryzmat. Właśnie to doświadczenie w połączeniu z obserwacjami Martiusa pozwoliły Newtonowi na ostateczne udowodnienie, że hipoteza Arystotelesa jest błędna. Udowodnił, że białe światło jest mieszaniną barw podstawowych, a jedynymi niezbędnymi do tego przyrządami były: pryzmat i ludzki, myślący mózg. Mózg, który obserwował, stawiał pytania, wyciągał wnioski i dawał odpowiedzi.

Dziś, w ponad 300 lat po pierwszym doświadczeniu z rozszczepieniem światła, wiemy znacznie więcej. Wiemy, że światło białe jest mieszaniną fal o rożnej długości, z których każda odpowiada innej barwie. Z barw widzialnego widma najmniejszą długość fali ma światło fioletowe, największą – światło czerwone.

Wiemy też, że światło widzialne to znikoma część widma fal elektromagnetycznych, wśród których najdłuższe mają długość setek, a nawet tysięcy metrów. Znacznie krótsze fale światła widzialnego to fale o długości zaledwie od 400 nanometrów (1 nm to tysięczna część milimetra) dla światła fioletowego, do 700 nm dla światła czerwonego. Jeszcze krótsze to fale promieniowania rentgenowskiego o długości mniejszej od milionowej części milimetra. Jak wąski jest zakres fal odbieranych przez nasze oczy, widać najdowodniej na rysunku 1 na wkładce barwnej.

Rysunek. Widmo świetlne to tylko niewielka część fal elektromagnetycznych zawarta między bardzo długimi falami radiowymi a bardzo krótkimi falami promieniowania gamma.

Wiedza ta wyjaśnia nam istotę barwy, jej naturę. Pozwala nawet na ścisłe „zmierzenie” barwy, przez pomiar długości fali lub jej częstotliwości. Nie odpowiada jednak na podstawowe dla nas pytanie-dlaczego rubin jest czerwony, a szafir niebieski. Dlaczego różne rubiny mają różny odcień czerwieni. Od zupełnie jasnych, jaskrawych, purpurowo czerwonych, przez uważane za najpiękniejsze rubiny o barwie „krwi gołębia”-czerwonej z lekkim odcieniem niebieskawym, aż do ciemnych o barwie „krwi wołu” i bardzo ciemnych, o takim stopniu nasycenia czerwienią, że kamienie te stwarzają wrażenie czarnych. A przecież to właśnie barwa jest jedną z charakterystycznych cech kamieni szlachetnych. Tak bardzo charakterystyczną, że nazwy wielu kamieni szlachetnych pochodzą właśnie od ich barwy.

W tabelce podano tylko niektóre przykłady.

NAZWY KAMIENI POCHODZĄCE OD ICH BARWY
Nazwa kamienia Słowo pierwotne Znaczenie słowa
1 2 3
Rubin łac. ruber, rubra, rubrus czerwony, zaczerwieniony
Szafir arab. safir lub gr. sapheiros niebieski
Szmaragd sanskr. smaraka i gr. smaragdos zielony kamień
1 2 3
Akwamaryn łac. aqua i łac. mare woda morska (barwa morskiej wody)
Chryzolit łac. chryzos i gr. lithos złoty kamień
Cyrkon pers. zargun złocisty
Piryt gr. pyrites ognisty
Hematyt gr. hematoeis krwawy
Cytryn franc. citrin cytrynowy
Chryzopraz gr. chryzos i gr. prason lub prazinos (zielonkawy) złoty czosnek, złota zieleń
Karneol (krwawnik) łac. carnis cielisty, mięsny (kolor)
Rutyl łac. rutilus czerwona wozłocisty
Malachit gr. malache malwa, kolor malwy
Lazuryt pers. lazhward niebieski
Lazulit arab. azul i gr. lithos niebo, kamień
Lapis lazuli łac. lapis i arab. azul kamień, niebo
Topaz sanskr. topaz, gr. topazos i łac. topazus ogień

Nie tylko zresztą nazwy. Kiedyś, gdy nie znano ani składu chemicznego kamieni szlachetnych, ani innych wyróżników, barwa była jedyną podstawą klasyfikacji kamieni. Wszystkie kamienie czerwone nazywane były rubinami, prawie wszystkie niebieskie – szafirami, wszystkie o ciemnozielonym zabarwieniu – szmaragdami itd.